1、門窗(詞條“門窗”由行業(yè)大百科提供)、幕墻建筑鋁型材的質(zhì)量
GB/T3190—2008《變形鋁及鋁合金化學(xué)成份》規(guī)定了變形鋁及鋁合金的化學(xué)成份。
變形鋁及鋁合金的化學(xué)成份應(yīng)符合表1的規(guī)定。
鋁合金建筑型材是鋁合金玻璃幕墻的主材,目前使用的主要是30號(hào)鍛鋁(6061)和31號(hào)鍛鋁(6060、6061、6063、6063A)高溫擠壓成型、快速冷卻并人工時(shí)效(T5)[或經(jīng)固溶熱處理(T6)]狀態(tài)的型材,經(jīng)陽(yáng)極氧化(著色)、或電泳涂漆、粉末噴涂、氟碳化(詞條“碳化”由行業(yè)大百科提供)噴涂(詞條“噴涂”由行業(yè)大百科提供)表面處理。
GB/T5337—2000對(duì)鋁合金建筑型材的質(zhì)量作了規(guī)定。
1) 門窗、幕墻建筑鋁型材化學(xué)成份
國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《變形鋁及鋁合金化學(xué)成份》GB/T3190—2008的規(guī)定見(jiàn)表3-1 。(詳見(jiàn)附錄A)
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表3-1
2) 化學(xué)成份是決定材料各項(xiàng)性能的關(guān)鍵因素。
為了獲得良好的擠壓性能、優(yōu)質(zhì)的表面處理性能、適宜的力學(xué)性能、滿意的表面質(zhì)量和外觀裝飾效果,必須嚴(yán)格控制合金化學(xué)成份。
a) 6060鋁材材料性能:抗拉強(qiáng)度 σb (MPa):≥470 條件屈服強(qiáng)度 σ0.2 (MPa):≥420 伸長(zhǎng)率 δ5 (%):≥6
產(chǎn)品特點(diǎn): 1.高強(qiáng)度可熱處理合金。 2.良好機(jī)械性能。 3.可使用性好。 4.易于加工,耐磨性好。 5.抗腐蝕性能、抗氧化好 主要用途:航空固定(詞條“固定”由行業(yè)大百科提供)裝置,卡車,塔式建筑,船,管道及其他需要有強(qiáng)度、可焊性和抗腐蝕性能的建筑上的應(yīng)用的領(lǐng)域。如:飛機(jī)零件、照相機(jī)鏡頭、耦合器、船舶配件和五金、電子配件和接頭、裝飾用或各種五金、鉸鏈頭、磁頭、剎車活塞、水利活塞、電器配件、閥門和閥門零件。
b) 6063合金的化學(xué)元素含量范圍比較寬,由于各元素在合金中所起的作用不同,因此必須考慮合金中各元素的含量及其互相關(guān)系的搭配,才能保證獲得較為理想的各項(xiàng)性能及較好的經(jīng)濟(jì)效益。
主要合金元素是鎂、硅,主要強(qiáng)化相是Mg2Si。要保證合金中的Mg2Si總量不少于0.75%,且Mg2Si得到充分溶解,合金力學(xué)性能就完全能滿足GB/T5237—2000標(biāo)準(zhǔn)中的要求。Mg2Si在基體鋁中的溶解度是與合金中鎂的含量有關(guān)的,Mg2Si中鎂、硅質(zhì)量可分比1.73:1,如果Mg2/Si>1.73,鎂過(guò)剩,過(guò)剩的鎂將顯著降低Mg2Si在固態(tài)鋁中的溶解度,削弱Mg2Si的強(qiáng)化效果;Mg/S<1.73,硅過(guò)剩,對(duì)Mg2Si的溶解度影響很小,基本不會(huì)削弱Mg2Si的強(qiáng)化效果。
鐵是主要什質(zhì)元素,是對(duì)氧化著色質(zhì)量影響最大的元素,隨著鐵元素的升高,陽(yáng)極氧化膜的光澤度暗,透明度(詞條“透明度”由行業(yè)大百科提供)減弱,鋁型材表面的光亮度顯著降低,影響美觀,含鐵高的型材是不宜氧化著色的。
另外,由于鐵、硅形成的化合物有較強(qiáng)的熱縮性,容易使鑄錠產(chǎn)生裂紋,特別是Fe脆性更大。而當(dāng)FE>Si時(shí),則產(chǎn)生熔點(diǎn)較高的包晶反應(yīng),提高了脆性區(qū)的溫度下限,能降低熱裂傾向。
因此,應(yīng)首先控制好鎂、硅、鐵三元素的含量及相互關(guān)系,既保證合金中能夠形成足夠的Mg2Si強(qiáng)化相,又保證有一定量的硅過(guò)剩,且過(guò)剩量小于合金中鐵含量,合金中的鐵含量還不能影響到氧化著色的質(zhì)量。這樣,使得合金既有一定強(qiáng)度,又降低了產(chǎn)生裂紋的傾向,同時(shí),氧化著色的質(zhì)量也不會(huì)降低。
其他什質(zhì)元素雖然對(duì)鋁型材性能的影響相對(duì)小一些,但也不可忽視。除銅以外的其他什質(zhì)元素含量超過(guò)規(guī)定值時(shí),都對(duì)鋁型材的表面質(zhì)量有不同程度的影響。
銅雖然對(duì)提高合金的強(qiáng)度有一定作用,但對(duì)耐蝕性有不利影響,錳、鉻對(duì)提高合金的耐蝕性有幫助,錳還可以提高合金的強(qiáng)度,鉻則有抑制Mg2Si相在晶界的折出,能延緩自然時(shí)效過(guò)程,提高人工時(shí)效后的強(qiáng)度的作用,但錳、鉻含量高時(shí),會(huì)使鋁型材氧化膜色澤偏黃,著色效果差。鈦在鋁合金中起細(xì)化晶粒,減少熱裂傾向,提高伸長(zhǎng)率的作用,但含量超過(guò)0.10%時(shí)也會(huì)對(duì)鋁型材的著色質(zhì)量有較大的影響。這幾種微量元素的含量應(yīng)控制在規(guī)定的0.10%以下,才不會(huì)對(duì)鋁型材的性能有太大影響。
2、鋁合金型材的拉伸試驗(yàn)
LD31鋁合金型材的拉伸試驗(yàn),其試件和設(shè)備(詞條“設(shè)備”由行業(yè)大百科提供)與鋼材是一樣的。其過(guò)程大致相同。
(1).彈性階段。在a點(diǎn)以前應(yīng)力應(yīng)變成正比,即σ=Eε,由點(diǎn)0到c鋁型材處于彈性階段;卸荷后沒(méi)有殘余變形,對(duì)應(yīng)于с的應(yīng)力彈性極限約為98.07Mpa,ε≈0.15% 。
(2).屈服階段。LD31鋁型材沒(méi)有明顯的流幅,在實(shí)用上通常規(guī)定以發(fā)生對(duì)應(yīng)于塑性變形的線應(yīng)變?chǔ)?0.2%時(shí)的應(yīng)力作為條件屈服限,以σ0.2表示,國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB5237《鋁合金建筑型材》中屈服強(qiáng)度用“規(guī)定非比例伸長(zhǎng)應(yīng)力σP0.2”表示。σp0. 2指試樣在拉伸狀態(tài)下,試樣標(biāo)距部分的非比例伸長(zhǎng)量達(dá)到規(guī)定的原始標(biāo)距0.2%時(shí)其對(duì)應(yīng)的拉伸應(yīng)力值原圖解法測(cè)定的屈服強(qiáng)度0. 2值。GB5237標(biāo)準(zhǔn)末選擇σr0. 2(規(guī)定殘余伸長(zhǎng)應(yīng)力)表示屈服強(qiáng)度,是因?yàn)棣襊0. 2 、σr0. 2兩值相近(根據(jù)虎克定律 卸載定律及實(shí)踐證明)。故屈服強(qiáng)度可任選其中一項(xiàng)表示。但 σP0. 2測(cè)定方法較簡(jiǎn)便,無(wú)需多次卸荷。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)及美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)皆采用σP0. 2 表示屈服強(qiáng)度,所以為與ISO接軌,也是從合理性和易操作性考慮,GB5237標(biāo)準(zhǔn)選擇了σP0. 2表示屈服強(qiáng)度。并將“規(guī)定非比例伸長(zhǎng)應(yīng)力”σP0. 2定為110MPa。
3、鋁棒(詞條“鋁棒”由行業(yè)大百科提供)的分類:
根據(jù)鋁棒含有的金屬(詞條“金屬”由行業(yè)大百科提供)元素不同,鋁棒大概可以分為8個(gè)大類,也就是可以分9個(gè)系列,下面逐步大概介紹一下:
1) 1000系列鋁棒 代表1050、1060、1100系列。在所有系列中1000系列屬于含鋁量最多的一個(gè)系列。純度可以達(dá)到99.00%以上。由于沒(méi)有含其他技術(shù)元素,所以生產(chǎn)過(guò)程比較單一,價(jià)格相對(duì)比較便宜,是目前常規(guī)工業(yè)中最常用的一個(gè)系列。市場(chǎng)上流通的大部分為1050以及1060系列。1000系列鋁板根據(jù)最后兩位阿拉伯?dāng)?shù)字來(lái)確定這個(gè)系列的最低含鋁量,比如1050系列最后兩位阿拉伯?dāng)?shù)字為50,根據(jù)國(guó)際牌號(hào)命名原則,含鋁量必須達(dá)到99.5%以上方為合格產(chǎn)品。我國(guó)的鋁合金技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(GB/T3880-2006)中也明確規(guī)定1050含鋁量達(dá)到99.5%.同樣的道理1060系列鋁板的含鋁量必須達(dá)到99.6%以上。
2、2000系列鋁棒 代表2A16(LY16)、 2A02(LY6)。2000系列鋁板的特點(diǎn)是硬度較高,其中以銅原屬含量最高,大概在3-5%左右。2000系列鋁棒屬于航空鋁材,在常規(guī)工業(yè)中不常應(yīng)用。
2024為鋁-銅-鎂系中的典型硬鋁合金,屬可熱處理合金,強(qiáng)度高,易加工,易車削,抗腐蝕性一般。
2024鋁棒經(jīng)熱處理(T3,T4,T351)后,機(jī)械性能顯著提高,其T3狀態(tài)參數(shù)如下:抗拉強(qiáng)度470MPa,0.2%屈服強(qiáng)度325MPa,伸長(zhǎng)率:10%,疲勞強(qiáng)度105MPa,硬度120HB。
2024鋁棒的主要用途:飛機(jī)結(jié)構(gòu)、鉚釘、卡車輪轂、螺旋槳組件及其它種種結(jié)構(gòu)件(詞條“結(jié)構(gòu)件”由行業(yè)大百科提供)
3、3000系列鋁棒 代表3003、 3A21為主。我國(guó)3000系列鋁板生產(chǎn)工藝較為優(yōu)秀。3000系列鋁棒是由錳元素為主要成分。含量在1.0-1.5之間,是一款防銹功能較好的系列。
4、4000系列鋁棒 代表為4A01 4000系列的鋁板屬于含硅量較高的系列。通常硅含量在4.5-6.0%之間。屬建筑用材料,機(jī)械零件,鍛造用材,焊接(詞條“焊接”由行業(yè)大百科提供)材料;低熔點(diǎn),耐蝕性好, 產(chǎn)品描述: 具有耐熱、耐磨的特性
5、5000系列鋁棒 代表5052、5005、5083、5A05系列。5000系列鋁棒屬于較常用的合金鋁板系列,主要元素為鎂,含鎂量在3-5%之間。又可以稱為鋁鎂合金。主要特點(diǎn)為密度低,抗拉強(qiáng)度高,延伸率高。在相同面積下鋁鎂合金的重量低于其他系列.在常規(guī)工業(yè)中應(yīng)用也較為廣泛。在我國(guó)5000系列鋁板屬于較為成熟的鋁板系列之一。
6、6000系列鋁棒 代表6060、6061、6063主要含有鎂和硅兩種元素,故集中了4000系列和5000系列的優(yōu)點(diǎn)6061是一種冷處理鋁鍛造產(chǎn)品,適用于對(duì)抗腐蝕性、氧化性要求高的應(yīng)用。可使用性好,容易涂層,加工性好。
7、7000系列鋁棒 代表7075 主要含有鋅元素。也屬于航空系列,是鋁鎂鋅銅合金,是可熱處理合金,屬于超硬鋁合金,有良好的耐磨性. 基本依靠進(jìn)口,我國(guó)的生產(chǎn)工藝還有待提高。
8、 8000系列鋁棒較為常用的為8011屬于其他系列,大部分應(yīng)用為鋁箔,生產(chǎn)鋁棒方面不太常用。
4、鋁合金的強(qiáng)化處理:
鋁合金強(qiáng)化的主要方式有:、
1) 變形強(qiáng)化(加工硬化(詞條“硬化”由行業(yè)大百科提供)):對(duì)不能熱處理強(qiáng)化的防銹鋁合金施加冷壓加工,產(chǎn)生加工硬化而強(qiáng)化。
2) 變質(zhì)處理(細(xì)化強(qiáng)化):適合鑄造鋁合金。
3) 固溶強(qiáng)化:鋁合金所以,如加入Cu、Mg、Zn、Si、Mn等可形成有限固溶體。
5、建筑鋁材的成型方法:
比強(qiáng)度高(相當(dāng)于高強(qiáng)結(jié)構(gòu)合金鋼材);耐腐蝕,可表面處理,美觀耐用(建筑生命周期中的防腐工作量少,費(fèi)用低,不影響正常生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)使用,可用于濕度大、有酸雨或沿海地區(qū);耐磨損、耐疲勞、可反復(fù)使用;不粘水,有良好的水密性(詞條“水密性”由行業(yè)大百科提供)、氣密性和防漏水性能;可回收率達(dá)90%以上,再生能耗低、成本低、可反復(fù)循環(huán)使用;具有良好的隔音、吸音和防漏水效果;空間結(jié)構(gòu)現(xiàn)代感強(qiáng):鋁合金空間結(jié)構(gòu)輕,基礎(chǔ)投資少,便于裝卸和施工,特別是對(duì)高層建筑和現(xiàn)代化的大跨度和薄殼結(jié)構(gòu)建筑的設(shè)計(jì)、制造、施工具有獨(dú)特的特點(diǎn);塑性好,易成形,可加工成各種形狀特殊大型整體空心和實(shí)心型材、管材和棒材和鍛造材,適應(yīng)各種風(fēng)格的建筑結(jié)構(gòu)需要,使建筑構(gòu)件的形式更合理;鋁合金結(jié)構(gòu)自重輕,現(xiàn)場(chǎng)無(wú)需大型重型機(jī)械配置,運(yùn)輸安裝極輕便,可大大縮短施工周期,提高業(yè)主經(jīng)濟(jì)效益;全裝配式施工,達(dá)到模塊化、建筑工業(yè)化的標(biāo)準(zhǔn),施工現(xiàn)場(chǎng)無(wú)噪音、無(wú)粉塵、對(duì)水、氣無(wú)污染,屬典型的綠色材料,綠色施工;同等跨度情況下,結(jié)構(gòu)斷面大幅減少(約鋼結(jié)構(gòu)的1/8截面),可增加建筑物6%左右使用面積,減少10%左右的空間浪費(fèi),節(jié)約土地和能源;鋁合金材料可回收,回收率達(dá)90%以上,而且回收的能耗和成本很低,可循環(huán),再次利用率大,是典型的可再生循環(huán)使用的環(huán)保材料;易運(yùn)輸,施工裝卸方便,維護(hù)費(fèi)用低等優(yōu)良特性,是最理想的輕量化材料,而輕量化正是實(shí)現(xiàn)“綠色建筑”—低碳、節(jié)能、環(huán)保、安全的重要途徑,因此,以鋁代木、以鋁代鋼正成為“綠色建筑”的重要趨勢(shì)。
6、鋁合金材料的優(yōu)勢(shì):
1) 重量輕;
2) 強(qiáng)度高;
3) 加工容易;
4) 美觀,適于各種表面處理;
5) 鋁及鋁合金還具有耐腐蝕性、良好的導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性、良好的耐藥性等優(yōu)點(diǎn)。
6) 可以二次回收再利用,可以節(jié)省能源再消耗。
7) 鋁在建筑結(jié)構(gòu)和交通運(yùn)輸上,靈活性、輕量化、節(jié)能性、高速度是綜合選擇的最佳材料之一。
8) 鋁合金材料憑借極為出色的延展性及多種表面處理方式,鋁合金材料在建筑師設(shè)計(jì)引領(lǐng)未來(lái)的前衛(wèi)建筑時(shí)提供最大的設(shè)計(jì)自由 — 同時(shí)具有極高的生態(tài)價(jià)值。現(xiàn)代化的鋁合金幕墻單元U值較低, 對(duì)建筑的能源正輸出做出極大的貢獻(xiàn)。系統(tǒng)制造過(guò)程中優(yōu)化了材料厚度,保證原材料的低消耗。機(jī)械耐久性和防腐性延長(zhǎng)了系統(tǒng)使用壽命,極大程度實(shí)現(xiàn)建筑的可持續(xù)性。鋁合金對(duì)身體完全無(wú)害。一次提煉可無(wú)限次回收并在此過(guò)程中保留原先的質(zhì)地。即使是碎屑也能回收。
7、建筑用鋁合金材料發(fā)展方向:
鋁合金結(jié)構(gòu)擠壓材早在航空航天、交通運(yùn)輸、汽車、動(dòng)力能源、電子電器、機(jī)電制造等方面獲得了廣泛的應(yīng)用。但在建筑工程方面的推廣應(yīng)用僅是近幾十年的事,鋁合金作為建筑和橋梁的結(jié)構(gòu)材料,首先在意大利、西班牙、德國(guó)、法國(guó)、美國(guó)等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家使用,后來(lái)在日本、加拿大、英國(guó)等流行。目前,世界各主要工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家都以鋁代木,以鋁代鋼,廣泛應(yīng)用鋁合金材料作為綠色建筑的模板、腳手架等建筑施工機(jī)械用材和工程結(jié)構(gòu)用材。我國(guó)由于基礎(chǔ)較差,經(jīng)濟(jì)實(shí)力較弱(鋁材的成本大大高于鋼材)所以起步較晚,但近年來(lái),由于我國(guó)經(jīng)濟(jì)實(shí)力的加強(qiáng),并已成為鋁業(yè)大國(guó),加之正處于工業(yè)化、城市化建設(shè)高潮,以及綠色概念的普及,大大促進(jìn)了我國(guó)綠色建筑工程上以鋁代木、以鋁代鋼的進(jìn)程。目前,我國(guó)很多大城市的重要建筑物已廣泛采用綠色建筑鋁合金結(jié)構(gòu)材料。
1) 建筑鋁合金結(jié)構(gòu)擠壓材的特點(diǎn)和技術(shù)要求簡(jiǎn)述如下:
(1)產(chǎn)品品種多,規(guī)格范圍廣,外廓尺寸和斷面積大,形狀復(fù)雜,壁厚相差懸殊,難度系數(shù)大,大部分為特殊的異形空心型材,也有寬厚比大的實(shí)心型材,舌比大的半空心型材以及異形的管材和棒材。表1為某廠生產(chǎn)的部分綠色建筑鋁合金結(jié)構(gòu)擠壓材的斷面信息表。
(2)為了提高建筑物的整體強(qiáng)度和剛度,和便于現(xiàn)代化大跨度和薄殼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)多采用整體組合結(jié)構(gòu)型材,即由多塊形狀各異的中、小型型材拼組成一塊大型整體結(jié)構(gòu)型材,有的寬度大于600mm,斷面積大于400cm2,壁厚差大于20mm,舌比大于8,需要采用7000t以上的大型擠壓機(jī)(詞條“擠壓機(jī)”由行業(yè)大百科提供),設(shè)計(jì)制造特殊結(jié)構(gòu)的模具才能成形,技術(shù)難度大,批量生產(chǎn)困難。
(3)材料要求高的強(qiáng)度和剛性(詞條“剛性”由行業(yè)大百科提供)及優(yōu)良的綜合性能,因此需要選用各種性能的合金和狀態(tài),一部分采用中強(qiáng)可焊、可冷彎成形、耐腐蝕的6xxx和5xxx合金(如6005T6、6061T6、6082T6、5083H112、5052H112等),但強(qiáng)度必須大于300MPa,因此應(yīng)對(duì)合金成分進(jìn)行調(diào)整或開(kāi)發(fā)新型合金;另一部分要求高強(qiáng)度、高韌性合金(如2024T4、7075T6、5A06H112等)并具有可焊性和冷成型性能,因此也應(yīng)對(duì)合金成分進(jìn)行優(yōu)化。此外,為了保證結(jié)構(gòu)材料的優(yōu)良綜合性能,需要對(duì)熔鑄、擠壓、熱處理等工藝進(jìn)行優(yōu)化,設(shè)計(jì)制造特殊結(jié)構(gòu)的工模具等,技術(shù)含量高、生產(chǎn)難度大、成品率和生產(chǎn)效率很難提高。
(4)為了運(yùn)輸、施工、維護(hù)、裝卸方便,要求產(chǎn)品的尺寸公差和形位公差達(dá)到高精級(jí)或超高精級(jí)水平,這對(duì)模具質(zhì)量和精密淬火工藝提出了很高的要求。
(5)要求產(chǎn)業(yè)化批量生產(chǎn),因此對(duì)設(shè)備、鑄錠質(zhì)量、模具技術(shù)和質(zhì)量,擠壓和熱處理工藝等提出很高的要求,特別是對(duì)模具結(jié)構(gòu)與使用壽命提出了更高要求,較一般模具的使用壽命要求提高2倍以上,這對(duì)大型的特殊型材模來(lái)說(shuō)是很難做到的。
2) 建筑鋁合金結(jié)構(gòu)擠壓材的廣泛應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的重大意義:
(1)鋁合金是目前世界上最理想的綠色建筑結(jié)構(gòu)材料,產(chǎn)業(yè)化與廣泛應(yīng)用,對(duì)推廣綠色建筑業(yè)的發(fā)展,促進(jìn)我國(guó)城市化和工業(yè)化的進(jìn)程,進(jìn)而促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速持續(xù)發(fā)展和社會(huì)文明進(jìn)步具有重大意義。同時(shí)對(duì)擴(kuò)大鋁合金材料的應(yīng)用領(lǐng)域,加速鋁合金加工產(chǎn)業(yè)和技術(shù)的發(fā)展將起促進(jìn)作用。
(2)建筑結(jié)構(gòu)中以鋁代木,使鋁合金成為一種真正的“綠色建筑”材料,因?yàn)橐凿X代木可以大大減少砍伐保護(hù)綠色地球的森林,保護(hù)地球的綠色和低碳。何況鋁結(jié)構(gòu)與木結(jié)構(gòu)相比,還是有強(qiáng)度、剛度高,減少結(jié)構(gòu)斷面,增加建筑物使用面積,節(jié)約土地和能源;耐水、防水、水密性、氣密性好,杜絕滲漏水;耐腐蝕性能好,可表面處理,美觀耐用;運(yùn)輸、施工、維護(hù)和裝卸方便,成本低,特別適于高層和大跨度薄殼結(jié)構(gòu)建筑;可回收率大于90%,回收成本和能耗低,而木材使用壽命短,只能作為垃圾回收。可見(jiàn),鋁合金結(jié)構(gòu)材是一種真正的低碳、綠色、可循環(huán)使用的建筑材料。
3) 在建筑結(jié)構(gòu)中,特別是現(xiàn)代高層民用建筑及大跨度和薄殼結(jié)構(gòu)的大型公用建筑中鋁合金結(jié)構(gòu)與鋼結(jié)構(gòu)相比具有明顯優(yōu)勢(shì):
(1) 密度小。鋁合金的密度僅為鋼密度的1/3,而比強(qiáng)度、比剛度比鋼材高,是典型的理想的輕量化材料。用于高層和大跨度與薄殼結(jié)構(gòu)中,鋁合金空間結(jié)構(gòu)重量比鋼結(jié)構(gòu)的要輕得多,因此,構(gòu)筑物的基礎(chǔ)投資要少得多。
(2) 強(qiáng)度高,一般中強(qiáng)鋁合金材料的b可達(dá)300MPa以上,相當(dāng)于Q235鋼,7075T6超高強(qiáng)鋁合金的b可達(dá)700MPa左右,可與高強(qiáng)合金鋼比美,超過(guò)高強(qiáng)鋼Q345,而鋁合金的密度小,鋁合金材料的空間結(jié)構(gòu)重量輕。因此,相等重量結(jié)構(gòu)的比強(qiáng)度高。
(3) 可制作成各種形狀與規(guī)格的精密結(jié)構(gòu)部件。與鋼鐵相比,鋁合金具有良好的塑性和可成形性,可用各種壓力加工方法(擠壓、軋制、鍛壓和沖壓等)在冷、熱狀態(tài)下大批量加工成各種規(guī)格和形狀的精密空心的和實(shí)心的恒斷面的、變斷面的型材、管材、棒材、板材、鍛件、模鍛件及沖彎件等,而且能使構(gòu)件截面形式更加合理。不需要精密機(jī)械加工條件下,即可滿足任意建筑結(jié)構(gòu)的要求。這是鋼材熱軋、冷軋、擠壓或焊接都無(wú)法達(dá)到的。
(4) 現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)輸安裝方便。由于鋁合金結(jié)構(gòu)自重很輕,現(xiàn)場(chǎng)無(wú)需大型重型機(jī)械裝置,運(yùn)輸安裝極為輕便,故現(xiàn)場(chǎng)施工周期可大大縮短,成本大大降低。
(5) 抗腐蝕、可表面處理、美觀耐用。與鋼結(jié)構(gòu)相比,鋁合金結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)點(diǎn)之一是抗腐蝕、經(jīng)久耐用,建筑生命中的防腐工作量少,防護(hù)維修費(fèi)用低,同時(shí)不會(huì)因防腐維修而影響正常的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)及使用。鋁合金結(jié)構(gòu)綠色建筑物廣泛運(yùn)用在濕度大,有酸雨、氣候變化惡劣的環(huán)境或沿海地區(qū)。
(6) 不粘水,水密性好,可防水,杜絕滲漏水。由于鋁合金建筑系統(tǒng)的鋁合金結(jié)構(gòu)是配合鋁合金屋面材料一體化擠壓成形,其連接形式可以配合屋面材料完美結(jié)合,做到零滲漏防水,而且鋁加工材不粘水、不怕水滲漏和腐蝕。
(7) 可回收循環(huán)使用是真正的綠色材料。鋁合金材料回收成本很低,能耗僅電解鋁的5%。可循環(huán)再次利用率大,回收率可達(dá)到90%以上(是鋼材回收率的5倍以上),基本和鋁錠價(jià)格差異不大,是典型的綠色環(huán)保材料。
(8) 可實(shí)現(xiàn)綠色加工。使用鋁合金結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)全裝配式施工,達(dá)到模塊化建筑、建筑工業(yè)化的標(biāo)準(zhǔn)。施工現(xiàn)場(chǎng)無(wú)噪音、無(wú)粉塵、對(duì)水氣無(wú)污染,屬典型的綠色材料、綠色施工。
(9) 節(jié)約土地、能源和建筑成本。同等跨度情況下,結(jié)構(gòu)斷面大幅減小(約為鋼結(jié)構(gòu)的1/8截面),可增加建筑物6%左右的使用面積,減少10%左右空間浪費(fèi),節(jié)約土地和能源。同時(shí)大大節(jié)約建筑施工成本。
由此可見(jiàn),以鋁合金結(jié)構(gòu)替代鋼結(jié)構(gòu),可使建筑工程與施工綠色化,環(huán)保化,可大大節(jié)省資源、能源和建筑施工與維護(hù)使用成本,具有重大的經(jīng)濟(jì)效益和明顯的社會(huì)效益。加速我國(guó)城市化工業(yè)化的進(jìn)程,確保國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速持續(xù)發(fā)展并改善我國(guó)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和社會(huì)文明發(fā)展的質(zhì)量。同時(shí)可拓展鋁材的使用領(lǐng)域和市場(chǎng)占有份額,促進(jìn)鋁加工(特別是擠壓加工)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步。
8、綠色建筑鋁合金結(jié)構(gòu)擠壓材的應(yīng)用及典型工程舉例
鋁合金作為一種建筑材料,具有一系列其它建材不可替代的優(yōu)點(diǎn)。鋁合金結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,可采用獨(dú)特短程線結(jié)構(gòu)專利設(shè)計(jì),穩(wěn)定性高,結(jié)構(gòu)緊湊,凈跨度大,最大跨度可達(dá)300米,結(jié)構(gòu)強(qiáng)度能適應(yīng)各種不均衡風(fēng)載、雪載等惡劣環(huán)境條件。
鋁合金結(jié)構(gòu)具有高性價(jià)比,耐腐蝕,無(wú)需定期維修和防腐處理,永久密封技術(shù)和獨(dú)特設(shè)計(jì)保證不漏水,良好的隔音和吸音效果,單節(jié)點(diǎn)至少可承受50kg以上的吊掛重量,最大內(nèi)部自承載超過(guò)200噸,可直接吊裝燈光、音響,無(wú)需附加裝置。
另外,在建造多功能體育場(chǎng)館、溜冰場(chǎng)和各種配套商業(yè)設(shè)施及其它各種大型民用公共建筑工程中的應(yīng)用也相當(dāng)廣泛。鋁合金結(jié)構(gòu)在建造游泳館和溜冰場(chǎng)中可發(fā)揮其它材料不可比擬的優(yōu)勢(shì)。不同于其它體育館場(chǎng),在游泳館中水氣蒸發(fā)很嚴(yán)重,特別是池水中的消毒成分蒸發(fā)后會(huì)嚴(yán)重腐蝕館內(nèi)的其它金屬材料(詞條“金屬材料”由行業(yè)大百科提供),如果游泳館采用鋼結(jié)構(gòu),勢(shì)必會(huì)影響整個(gè)場(chǎng)館的穩(wěn)定性。相反,鋁合金結(jié)構(gòu)耐腐蝕,可以很好地抵御水蒸氣的侵蝕,保護(hù)場(chǎng)館的結(jié)構(gòu)不受損失,而且美觀耐用。
鋁合金空間結(jié)構(gòu)現(xiàn)代感強(qiáng),施工便捷,在體育、演藝、環(huán)保等大跨度標(biāo)志性建筑中應(yīng)用前景廣闊。鋁合金作為“輕量化合金材料與結(jié)構(gòu)部件”重點(diǎn)推行的新型金屬材料,輕量化鋁合金材料可以替代傳統(tǒng)的鋼材和木材及其它建材,是符合“節(jié)能環(huán)保型建材”要求,是未來(lái)綠色建筑的發(fā)展方向。
9、小結(jié)
1、鋁合金擠壓材與其它建材相比,具有一系列的無(wú)可比擬的優(yōu)異特性,是一種理想的綠色建筑結(jié)構(gòu)材,符合“節(jié)能、環(huán)保型建材”要求,是未來(lái)綠色建筑的發(fā)展方向。
2、綠色建筑鋁合金結(jié)構(gòu)擠壓材品種多、形狀復(fù)雜、規(guī)格范圍廣、技術(shù)要求高,生產(chǎn)難度大,要求優(yōu)化合金成分,設(shè)計(jì)制造各種特殊結(jié)構(gòu)的優(yōu)質(zhì)模具,優(yōu)化熔鑄、擠壓、熱處理和精整才能大批量生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的擠壓結(jié)構(gòu)材。可促進(jìn)擠壓加工技術(shù)的發(fā)展。
3、綠色建筑鋁合金結(jié)構(gòu)擠壓材的產(chǎn)業(yè)化、批量生產(chǎn)和廣泛的應(yīng)用可促進(jìn)我國(guó)綠色建筑業(yè)的發(fā)展,加速我國(guó)工業(yè)化和城市化的發(fā)展并提高其水平,確保我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)高速持續(xù)發(fā)展,同時(shí)可拓展鋁材的應(yīng)用領(lǐng)域,促進(jìn)鋁加工工業(yè)的發(fā)展。
引用文獻(xiàn):
鋁合金材料應(yīng)用與開(kāi)發(fā) 劉靜安,謝永生 著
建筑幕墻與采光頂設(shè)計(jì)施工手冊(cè) (第三版) 張芹著
玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范應(yīng)用手冊(cè) 陳建東著